DE2713647C2 - Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat und aus einem Oberflächenschutzfilm - Google Patents
Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat und aus einem OberflächenschutzfilmInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat mit einer aktiven
Halbleiterfläche mit mehreren PN-Obergängen und aus einem wenigstens drei Schichten umfassenden Oberflächenschutzfilm
auf der Halbleiterfläche, wobei die zweitunterste Schicht des Oberflächenschutzfilms aus
einem Phosphor-Silikatglas besteht
Eine solche Halbleitervorrichtung ist aus der DE-OS 15 89 900 bekannt Bei dieser besteht die erste Schutzschicht
die unmittelbar die Halbleiterfläche bedeckt aus einem Siliziumdioxid-Film, es folgt dann eine mittlere
Schicht aus Silikatglas und schließlich eine dritte Schicht aus Siliziumoxid. Die Silikatglasschicht wird
durch Einlagerung von Phosphor-, Bor- und/oder Bleioxid in den Oberflächenbereich der darunterliegenden
Siliziumdioxid-Schicht hergestellt
Im allgemeinen weist eine solche Halbleitervorrichtung wie sie z. B. für Transistoren, Dioden, integrierte Schaltkreise und dgl. verwendet wird, eine isolierende Schicht oder eine Schutzschicht auf, welche auf einem Halbleitersubstrat und Elektroden ausgebildet ist Ein Querschnitt durch eine typische herkömmliche Halbleitervorrichtung ist in F i g. 1 schematisch dargestellt In F i g. 1 sind eine isolierende Schicht 4 und eine Schutzschicht 5 in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet wobei davon die Oberflächenbereiche für die Elektrodenkontakte ausgespart sind. Dieses Halbleitersubstrat umfaßt einen Transistor 1 und einen Widerstand 2. Die isolierende Schicht 4 besteht gewöhnlich aus einem Oxyd wie ζ Β. Siliziumdioxid und die Schutzschicht 5 besteht aus einem Silikatglas. Metallelektroden 6,6' sind durch die Verfahrensschritte eines Aluminiumaufdampfverfahrens und eines nachfolgenden Photoätzverfahrens auf dem Elektrodcnkontaktoberflächenbereich des Substrats hergestellt Eine nicht dargestellte elektrische Verbindung wird noch bezüglich der Elektroden vorgenommen. Gewöhnlich werden die Elektroden 6,6' und die elektrische Verbindung miteinander durch eine Isolierschicht 4' und eine Schutzschicht 5' überdeckt Solche Schichten sollen die Verschlechterung eines Halbleitersubstrats durch eine Verunreinigung, wie z. B. ein äußeres Natriumion, verhindern. Sie werden als Passivierungsschichten bezeichne».
Im allgemeinen weist eine solche Halbleitervorrichtung wie sie z. B. für Transistoren, Dioden, integrierte Schaltkreise und dgl. verwendet wird, eine isolierende Schicht oder eine Schutzschicht auf, welche auf einem Halbleitersubstrat und Elektroden ausgebildet ist Ein Querschnitt durch eine typische herkömmliche Halbleitervorrichtung ist in F i g. 1 schematisch dargestellt In F i g. 1 sind eine isolierende Schicht 4 und eine Schutzschicht 5 in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet wobei davon die Oberflächenbereiche für die Elektrodenkontakte ausgespart sind. Dieses Halbleitersubstrat umfaßt einen Transistor 1 und einen Widerstand 2. Die isolierende Schicht 4 besteht gewöhnlich aus einem Oxyd wie ζ Β. Siliziumdioxid und die Schutzschicht 5 besteht aus einem Silikatglas. Metallelektroden 6,6' sind durch die Verfahrensschritte eines Aluminiumaufdampfverfahrens und eines nachfolgenden Photoätzverfahrens auf dem Elektrodcnkontaktoberflächenbereich des Substrats hergestellt Eine nicht dargestellte elektrische Verbindung wird noch bezüglich der Elektroden vorgenommen. Gewöhnlich werden die Elektroden 6,6' und die elektrische Verbindung miteinander durch eine Isolierschicht 4' und eine Schutzschicht 5' überdeckt Solche Schichten sollen die Verschlechterung eines Halbleitersubstrats durch eine Verunreinigung, wie z. B. ein äußeres Natriumion, verhindern. Sie werden als Passivierungsschichten bezeichne».
Eine typische Passivierungsschicht, wie z. B. eine Phosphor-Silikatglas-Schicht absorbiert Feuchtigkeit
und bildet eine phosphorhaltige Säure, wodurch eine Korrosion der Metallverbindung und der Metallelektroden
verursacht wird und diese im schlimmsten Fall brechen. Desweiteren verursachen die herkömmlichen Passivierungsschichten
wegen ihres Polarisierungseffekts ■η eine Verschlechterung der Kollektor-Emitter-Durchbruchspannung
VCED und der Kollektor-Basis-Durchbruchspannung
VCBO und ein größeres Rauschen.
Aus der US-PS 34 65 209 ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, bei der auf der Halbleiterfläche mehrere
Schichten aus Siliziumdioxid, Aluminium, Kupfer, Gold, Chrom und Silber angeordnet sind, wobei diese Schichten
auf der Halbleiterfläche entweder durch eine mit Phosphor dotierte Siliziumdioxidschicht oder durch eine
Siliziumcarbidschicht eingekapselt sind. Auch die die W) genannten Schichten einkapselnde Siliziumcarbidschicht
hat einen Passivierungseffekt gegenüber Verunreinigungen
Aus der britischen Patentschrift 1142 405 ist eine
Halbleitervorrichtung bekannt, deren Halbleiterkörper von einem isolierenden Oberflächenschutzfilm bedeckt
ist. Dieser Schutzfilm besteht aus einer Siliziumcarbidschicht und einer diese bedeckenden Siliziummonoxidschicht.
Diese Werkstoffe sind so ausgewählt, daß die
Ätzrate der auf dem Halbleiterkörper unmittelbar aufliegenden Schicht in üblichen Ätzmitteln höchstens halb
so groß ist wie die Ätzrate der darüberliegenden Schicht, so daß beim Ätzen von Löchern durch den
Schutzfilm die äußere Schicht nicht unterätzt wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Halbleitervorrichtung der eingangs definierten
Art derart zu verbessern, daß negative Einflüsse wie das Auftreten von Polarisierungseffekten, Aufnahme
von Feuchtigkeit und das Eindringen von schädlichen Verunreinigungen in die Halbleiterzonen mit sehr hoher
Wirksamkeit ausgeschaltet werden.
Ausgehend von der Halbleitervorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die erste, unmittelbar die Halbleiterfläche bedeckende Schicht aus Siliziumcarbid besteht,
das eine Verunreinigung von weniger als 5 Atomprozent von Elementen der Gruppe Pb, W, Ta, Ga, Ba,
Mo, Sr. Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Cr, Ti, Ca, K, ?, Al, Mg, Na,
freiem C und B aufweist, daß die die Siliziumcarbidschicht bedeckende Phosphor-Silikatglasschicht aus der
Gruppe Phosphor-Silikatglas, Phosphor-Arsen-Silikatglas, Phosphor-Antimon-Silikatglas ausgewählt ist, und
daß die dritte, die Phosphor-Silikatglasschicht bedekkende Schicht aus Siliziumcarbid besteht.
Durch den erfindungsgemäßen Schichtaufbau wird das Eindringen von Verunreinigungen, insbesondere
von Wasser und Natriumionen auf sehr wirkungsvolle Weise verhindert Der Polarisationseffekt, der durch die
Silikatglasschicht verursacht wird, kann damit volhtändig ausgeschaltet werden.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der F i g. 2 näher erläutert, die einen Querschnitt durch eine Halbleiteranordnung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt
Die Halbleiteranordnung gemäß F i g. 2 enthält einen Transistor und einen Widerstand in einem Halbleitersubstrat
33. Auf diesem ist in direktem Kontakt mit der Oberfläche eine reine Siliziumcarbidschicht 34 ausgebildet
Eine Phosphor-Siiikaigiasschichi 35, eine Siiiciumcarbidschicht
36 mit einer Verunreinigung und eine Siliziumdioxid-Schicht 37 werden in dieser Reihenfolge auf
der Oberfläche der Siliziumcarbidschicht 34 ausgebildet.
Eine Siliziumcarbidschicht, die durch bekannte Verfahren, wie z. B. ein CVD-Verfahren (chemisches
Dampfablagerungsverfahren) unter Verwendung der Reaktion des Siliziumtetrahydrids (SiH*) und des ToIuols
(C7H8) eines Aufdampfverfahrens, eines Zerstäubungstechnikverfahrens
usw. hergestellt worden ist, weist ein elektrisches Isolationsvermögen auf, das ausreicht,
um bei dieser Erfindung verwendet zu werden. Da Siliziumcarbid ein zunehmendes Isolationsvermögen
mit zunehmender Reinheit aufweist, wird bevorzugt, daß das Siliziumcarbid eine hohe Reinheit hat. Zulässige
Verunreinigungen des Siliziumcarbids sind, entweder allein oder in Kombination mit einem Anteil von
weniger als 5 Atomprozent Pb, W, Ta, Ga, Ba, Mo, Sr, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Cr, Ti, Ca, K, P, Al, Mg, Na, freies C
und B. Die Verunreinigungskonzentration in der Siliziumcarbidschicht liegt jedoch vorzugsweise unter 0,5%
und noch besser unter 0,2%. Es ist selbstverständlich, daß eine reine Siliziumcarbidschicht mit geringer oder
keiner Verunreinigung am meisten zu bevorzugen ist.
Die Struktur des Halbleitersubstrats ist dabei nicht kritisch und deshalb besteht für die vorliegende Erfindung
auch keine diesbezügliche Beschränkung. Die vorliegende Erfindung kann bei diskreten und IC-Halbleitern
sowie bei Planar- und Mesa-Transistoren ebenso gut wie auch bei MOS-Transistoren angewendet werden.
Anstelle einer Siliziumcarbidschicht mit hoher Reinheit kann — wie dargelegt — auch eine Siliziumcarbidschicht
verwendet werden, welche mindestens ein Element aus der Gruppe von Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff,
Helium. Argon und Chlor aufweist Eine derartige
to Siliziumcarbidschicht, weiche eines oder mehrere dieser
Elemente enthält, wird dadurch gebildet daß das oder die Elemente in die vorgeformte Siliziumcarbidschicht
z. B. durch eine Ionenimplantation oder ein CVD-Verfahren
eingebracht werden. Um eine Diffusionsschicht in dem Halbleitersubstrat zu steuern, gibt es die Möglichkeit,
daß die Temperatur bei den Stufen des Herstellungsverfahrens einer Halbleiteranordnung unter
100O0C gesteuert wird, um so ein Anwachsen des Stromverstärkungsfaktors zu unterdrücken und eine
Verminderung von VCED ebenso zu verhindern als eine wünschenswerte Verminderung in VCBO. Unter diesen
Bedingungen gibt es eine Wahrscheinlichkeit, daß die Siliziumcarbidschicht amorph wird. Die Siliziumcarbidschicht
kann jedoch sogar in amorphem oder kristallinem Zustand gleich gut als isolierschicht oder als Passivierungsschicht
dienen und fällt daher ebenso in den Bereich dieser Erfindung.
Claims (10)
1. Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat mit einer aktiven Halbleiterfläche
mit mehreren PN-Übergangen und aus einem wenigstens drei Schichten umfassenden Oberflächenschutzfilm
auf der Halbleiterfläche, wobei die zweitunterste Schicht des Oberflächenschutzfilms aus einem
Phosphor-Silikatglas besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, unmittelbar die
Halbleiterfläche bedeckende Schicht (34) aus Siüziumcarbid
besteht, das eine Verunreinigung von weniger als 5 Atomprozent von Elementen der Gruppe
vor Pb. W, Ta. Ga, Ba. Mo. Sr, Zn. Cu, Ni, Co, Fe. Cr.
Ti, Ca. K. P. Al, Mg, Na, freiem C und P aufweist, daß
die die Siliziumcarbidschicht (34) bedeckende Phosphor-Silikatglasschicht (35) aus der Gruppe
Phosphor-Silikatglas, Phosphor-Arsen-Silikatglas, Phosphor-Antimon-Silikatglas ausgewählt ist, und
daß die dritte, die Phosphor-Silikatglasschicht (35)
bedeckende Schicht (36) aus Siliziumcarbid besteht
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die unmittelbar die Halbleiteroberfläche bedeckende Siliziumcarbidschicht (34) eine
Dicke von 5 nm bis 5 μπι aufweist
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar die Halbleiteroberfläche
bedeckende Siliziumcarbidschicht (34) eine Dicke von 100 nm bis 1 μπι aufweist.
4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar
die Halbleiteroberfläche bedeckende Siliziumcarbidschicht
(34) kristallin ist.
5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar
die Halbleiteroberfläche bedeckende Siliziumcarbidschicht (34) amorph ist.
6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere
Schicht aus Siliziumdioxid (37) auf der die Phosphorsilikatglasschicht (35) bedeckenden Siliziumcarbidschicht
(36) ausgebildet ist.
7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Phosphorsilikatglasschicht
(35) bedeckende Siliziumcarbidschicht (36) zumindest eine Verunreinigung aus der Gruppe B,
Al. Pb, Ti, Ga. Zn, Zr, Sr, Cr. Mo, W. Ni, Fe, Co und Ta
enthält.
8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die die Phosphorsilikatglasschicht
(35) bedeckende Siliziumcarbidschicht (36) einen hohen Reinheitsgrad aufweist.
9. Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Phosphorsilikatglasschicht
(35) bedeckende Siliziumcarbidschicht (36) eine Dicke von 5 nm bis 5 μιτι aufweist.
10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Phosphorsilikatglasschicht
(35) bedeckende Siliziumcarbidschicht (36) eine Verunreinigungskonzentration von ΙΟ1" bis
1022 Atome pro cm' aufweist.
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| DE2713647A DE2713647C2 (de) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat und aus einem Oberflächenschutzfilm |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE2713647A DE2713647C2 (de) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat und aus einem Oberflächenschutzfilm |
Publications (2)
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| DE2713647C2 true DE2713647C2 (de) | 1984-11-29 |
Family
ID=6004898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2713647A Expired DE2713647C2 (de) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Halbleitervorrichtung, bestehend aus einem Halbleitersubstrat und aus einem Oberflächenschutzfilm |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE2713647C2 (de) |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (7)
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| GB1255347A (en) * | 1968-10-02 | 1971-12-01 | Hitachi Ltd | Improvements in semiconductor devices |
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1977
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2713647A1 (de) | 1979-02-15 |
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